Kelas toleransi poros dan rumah bantalan untuk bantalan gelinding: bagaimana pilihan pasangan menentukan celah dalam

Tentukan lebih dulu ring mana yang berputar relatif terhadap beban

Pemilihan pasangan dimulai dari satu pertanyaan: apakah arah beban berputar relatif terhadap ring, atau ring tetap diam di bawah beban? Ring yang berputar relatif terhadap beban cenderung merayap di dudukannya bila pasangan tidak menahannya, sehingga dudukan butuh pasangan desak atau transisi.

Ring yang arah bebannya diam akan tetap di tempat, dan pasangan sela dapat diterima, bahkan sering diinginkan karena memungkinkan ring bergeser secara aksial. Kedua dudukan ditabulasikan secara terpisah.

Pada poros, beban ring dalam yang berputar menuntut kelas desak seperti h5, js5, js6, k5, k6, m5, m6, n6, p6, atau r6 tergantung beban dan diameter, sementara beban ring dalam yang diam memakai g6 bila ring harus bergerak mulus, atau h6 bila tidak perlu².

Pada rumah, beban ring luar yang diam memakai kelas sela H7, H8, G7, atau F7, sedangkan beban ring luar yang berputar memakai M7, N7, atau P7⁵. Kedua tabel adalah fungsi dari jenis beban, jenis bantalan, dan ukuran, sehingga kelas tidak dapat dipilih dari arah beban saja²⁵.

Kesalahan di sini berbayar: dudukan yang longgar membiarkan jalur gelinding berputar dan tergosok (fretting) terhadap poros atau rumah, dan dudukan yang tidak menopang jalur gelinding yang tipis dengan benar memperpendek umur pakai dan dapat memaksa poros atau rumah diperbaiki lebih dulu sebelum bantalan pengganti dipasang¹¹.

Membaca kelas poros dari tabel beban dan diameter

Untuk ring dalam yang berputar, kelas poros ditabulasikan terhadap besaran beban dan diameter poros, dan pasangan didefinisikan relatif terhadap toleransi Normal lubang bantalan — artinya kelas huruf yang sama berarti desak absolut yang berbeda pada diameter yang berbeda²¹².

Tabel di bawah adalah kasus beban ringan dan normal untuk bantalan berlubang silinder kelas 0, 6X, dan 6; beban berat atau benturan menggeser kelas ke n6, p6, atau r6 dan menuntut bantalan dengan celah dalam lebih besar dari standar².

Dua kelonggaran penting: di tempat yang menuntut akurasi tinggi, js5, k5, dan m5 menggantikan js6, k6, dan m6². Untuk bantalan rol kerucut baris tunggal dan bantalan bola kontak sudut, k5 dan m5 boleh diganti k6 dan m6 karena pengurangan celah dalam akibat pasangan tidak perlu dipertimbangkan di sana².

Membaca kelas rumah dari tabel beban dan pergeseran

Kelas rumah bergantung pada apakah ring luar harus tetap dapat bergeser secara aksial, pada jenis beban, dan pada seberapa panas poros dan ring dalam bekerja. Karena itu satu kelas bawaan tunggal adalah pilihan yang salah untuk ring luar yang berputar atau poros yang panas⁵.

Bila beban ring luar diam dan ring harus mudah bergeser, H7 adalah pilihan lazim; G7 dapat diterapkan untuk bantalan besar atau perbedaan suhu besar antara ring luar dan rumah⁵. Bila poros dan ring dalam bekerja panas, kelas rumah naik ke G7, dengan F7 untuk bantalan besar atau perbedaan suhu besar⁵.

Beban ring luar yang berputar tidak dapat bergeser dan memakai M7, N7, atau P7 tergantung beban dan tebal dinding rumah⁵.

Periksa apakah desak memakan celah dalam

Pasangan desak melebarkan ring dalam, dan pelebaran itu mengurangi celah dalam hasil manufaktur — celah meja — bantalan¹⁹. Pasangan rumah yang rapat melakukan hal yang sama dari luar dengan menekan ring luar, sehingga dua pengurangan itu menjumlah³.

Bila pengurangan tidak diperhitungkan, mungkin tidak tersisa cukup celah meja untuk menyisakan celah kerja apa pun, dan bantalan dapat masuk ke celah negatif, gesekan berlebih, dan kegagalan dini³¹⁹.

Pengurangan itu bukan sekadar desak nominal: desak efektif dihitung sebagai dua pertiga desak nominal dikurangi dimensi pepatan, baik untuk ring dalam maupun ring luar, dan perubahan celah yang dihasilkan bergantung pada desak efektif, diameter poros yang berpasangan, dan tebal dinding lubang rumah⁹. Itulah sebabnya kelas pasangan dan kelas celah harus dipilih bersamaan, bukan berurutan.

Bila pasangan rapat, atau suhu operasi terus-menerus tinggi, atau putaran melampaui rentang standar, kelas celah yang lebih besar seperti C3 adalah pilihan yang tepat; C4 disediakan untuk suhu sangat tinggi, perbedaan termal signifikan antara poros dan rumah, rumah berdinding tipis, atau ketidaksejajaran parah²⁰.

Satu pemasok menyatakan C3 sebagai rekomendasi bawaan untuk banyak motor listrik dan gearbox industri umum — itu posisi pemasok tersebut, bukan aturan untuk setiap aplikasi²⁰.

Perbedaan suhu dan susunan sisi bebas

Celah juga bergeser bersama suhu. Bila ring dalam atau poros diperkirakan bekerja lebih panas dan mengembang lebih besar daripada ring luar atau rumah, celah berkurang saat beroperasi, sehingga celah radial yang lebih besar diinginkan sejak awal; bila ring luar mengembang lebih besar daripada ring dalam, celah justru bertambah⁴.

Logika yang sama mendorong kelas celah: C3 bila suhu operasi terus-menerus tinggi, pasangan rapat, atau putaran di atas standar, dan C4 bila perbedaan termal antara poros dan rumah signifikan²⁰.

Bantalan di sisi bebas adalah cara lain menyerap gerakan itu: ia mengompensasi pengembangan atau penyusutan akibat perubahan suhu operasi, dan bila bantalan tak-bongkar dipakai di sisi bebas, disediakan pasangan sela antara ring luar dan rumah, atau dalam beberapa kasus antara poros dan ring dalam²¹.

Pasangan sela itu adalah pengaturan termal yang disengaja, bukan versi lebih longgar dari pasangan sisi penentu.

Batasi desak dari kedua ujung

Pasangan harus cukup rapat untuk menghentikan perayapan ring dan cukup longgar agar tidak membebannya secara berlebihan.

Pasangan yang benar mencegah rotasi jalur gelinding relatif terhadap poros atau rumah beserta fretting dan lekat yang menyusulnya, dan menopang jalur gelinding bantalan yang relatif tipis; toleransi poros dan rumah yang diizinkan hanya sedikit lebih besar daripada toleransi komponen bantalan yang berpasangan¹¹. Menekan ring dalam menambah tegangan melingkar pada ring.

Untuk satu kasus konkret — bantalan bola kontak sudut berlubang 120 mm sebagai bantalan tumpu poros utama dari baja M50 pada mesin turbojet — sumber merekomendasikan agar komponen tegangan melingkar akibat pasangan tekan ini tidak melampaui sekitar 140 MPa¹⁷.

Angka itu berasal dari satu aplikasi kedirgantaraan berkecepatan tinggi dan bukan batas industri umum; pahami sebagai pengingat bahwa desak maksimum dibatasi tegangan ring, dan tanyakan kepada pemasok bantalan batas yang berlaku untuk bantalan Anda.

Pilih metode pemasangan yang mampu mencapai pasangan

Desak pada gambar harus dapat dicapai tanpa merusak jalur gelinding. Bantalan berlubang silinder umumnya dipasang dengan pasangan tekan, atau dengan memanaskan ring dalam untuk melebarkan lubangnya sebelum perakitan — pasangan menyusut (shrink fit)²⁶.

Untuk bantalan yang lebih besar atau desak yang lebih tinggi, pemasangan panas mengurangi risiko kerusakan jalur gelinding saat penekanan, dan bila ring luar butuh pasangan desak, bantalan dapat didinginkan lebih dulu dengan es kering, dengan perlakuan anti-karat diterapkan sebelumnya²⁶.

Perkakas sama pentingnya dengan suhu: mesin tekan bantalan, pemanas induksi, atau pers hidraulik harus digunakan sesuai jenis bantalan dan pasangan, dan gaya tidak boleh pernah dikenakan langsung pada elemen gelinding — hanya pada ring yang dipasang¹³.

Yang harus dikonfirmasi pada gambar sebelum memesan

Pasangan ditulis sebagai kombinasi huruf-plus-angka seperti m6 dan H7, dengan huruf kecil untuk diameter luar poros dan huruf kapital untuk lubang rumah, dan semuanya didefinisikan relatif terhadap toleransi Normal lubang atau diameter luar bantalan¹².

Karena toleransi Normal itu tumbuh dengan ukuran bantalan, kelas yang sama menghasilkan pasangan absolut yang berbeda pada bantalan yang lebih besar, sehingga gambar tidak lengkap tanpa kelas toleransi bantalan yang menjadi rujukannya¹². Sumber tidak memberikan nilai numerik geometri dudukan atau permukaan, sehingga itu harus ditulis sebagai butir verifikasi, bukan angka yang disalin.

• ✓Sebutkan kelas toleransi bantalan yang menjadi acuan definisi pasangan, dengan penomoran ISO, DIN, ANSI/ABEC, atau JIS yang dipakai pemasok [S12][S14][S25]
• ✓Konfirmasikan kelas poros terhadap kasus beban dan rentang diameter poros aktual, bukan kelas bawaan [S2]
• ✓Konfirmasikan kelas rumah terhadap kebutuhan pergeseran ring luar dan suhu poros [S5]
• ✓Sebutkan kelas celah dalam (CN, C3, atau C4) dan pasangan yang dipakai memilihnya [S20]
• ✓Minta workshop memverifikasi diameter poros dan lubang rumah, kehalusan permukaan, dan bentuk sebelum perakitan [S11]
• ✓Minta pemasok mengonfirmasi pengurangan celah yang diharapkan untuk pasangan yang ditentukan [S19][S9]
• ✓Sebutkan metode pemasangan dan perkakasnya agar desak yang ditentukan dapat dicapai tanpa merusak jalur gelinding [S26][S13]

Di mana sumber saling bertentangan atau diam

Tabel di atas berasal dari panduan pemilihan pasangan milik pemasok, dan tidak semuanya mengarah ke tempat yang sama. Baris di bawah memisahkan setiap posisi; bukti tidak menyelesaikan mana yang berlaku untuk mesin tertentu, sehingga pembeli memverifikasinya terhadap aplikasi aktual.

Apa yang tidak terjawab oleh sumber-sumber

• Tidak ada sumber yang memberikan nilai numerik deviasi lubang dan diameter luar Δdmp/ΔDmp untuk bantalan tertentu, sehingga interferensi aktual tidak dapat dihitung dari artikel ini.
• Tidak ada sumber yang memberikan rentang numerik celah dalam radial untuk CN, C3, atau C4 sebelum pemasangan.
• Tidak ada sumber yang memberikan rumus lengkap faktor rasio ring untuk pengurangan celah; hanya faktor 2/3 dan dimensi perataan G* yang dinyatakan.
• Tidak ada sumber yang memberikan perhitungan numerik ekspansi termal atau diferensial suhu di mana C3 atau C4 menjadi diperlukan.
• Tidak ada sumber yang memberikan rumus interferensi minimum untuk mencegah creep atau fretting, atau batas umum interferensi maksimum untuk retak atau tegangan lingkar.
• Tidak ada sumber yang memberikan persyaratan numerik kekasaran permukaan (Ra), silindrisitas, kebulatan, atau ketegaklurusan bahu.
• Tidak ada sumber yang memberikan nilai interferensi yang dapat dicapai atau diperlukan, atau nilai gaya pemasangan, untuk metode press fit, pemanasan induksi, injeksi oli, atau mur hidraulik.
• Tidak ada sumber yang memberikan toleransi geometri numerik dudukan poros atau housing relatif terhadap toleransi bantalan.